亚低温治疗对心肺复苏后大鼠脑保护作用的研究

亚低温治疗对心肺复苏后大鼠脑保护作用的研究目的研究亚低温治疗对窒息大鼠心肺复苏（CPR）后脑组织的保护作用。

方法建立心肺复苏大鼠模型，将60只SD大鼠随机分为假手术组（A组）、常温组（B组）、保存性低温组（C组）、复苏性低温组（D组），除A组外，其余各组均为心肺复苏组。

心肺复苏组组内按心跳骤停的时间再分为3个亚组：4min 组、5.5min组、7min组（n=6）。

C组和D组分别在心B切开及血管穿刺操作，不进行心肺复苏，其余措施相同。

各组于相应时间点取血和脑组织标本，分别观察各组脑组织病理学改变及脑组织含水量。

结果与A组相比，B、C、D组脑组织含水量及病理学评分均有明显的增加（P＜0.05），与B组相比，C、D脑组织含水量有所下降，无显著性差异（P>0.05），病理学评分有明显的降低（P＜0.05），C组脑组织含水量及量病理学评分较D组仅有数值上的降低，并无显著差异性（P>0.05）。

结论亚低温治疗能减轻窒息大鼠心肺复苏后脑损伤，具有脑保护效应。

标签：亚低温；窒息心跳骤停；心肺复苏；脑保护心跳骤停（cardiac arrest，CA）后为全脑缺血状态，脑损伤机制复杂不仅要渡过急性期的各种并发症，还要面对未来长期病残所带来的巨大物质和经济负担，因而对脑缺血进行积极有效的脑保护和脑复苏有着非常重要的理论和实践意义。

近年脑复苏已经成为研究热点，低温是目前国内外公认的最有效的神经保护方法[1，2]，较多研究亦表明亚低温对复苏后脑组织有保护作用[3]，但其应用具体时机仍不明确。

本文采用心脏停搏加心肺复苏术来模拟心肺复苏后大鼠的脑损伤，以复苏及复苏后30min行亚低温治疗，研究其对心肺复苏后大鼠脑组织的保护作用，为其临床应用提供理论依据。

1资料与方法1.1一般资料1.1.1动物分组选用健康成年SD大鼠（第三军医大学大坪医院野战外科研究所医学实验动物中心提供，动物生产许可证号SCXK（渝）2011～0006）60只，雌雄不限，体重310g～350g。

动物随机分为4组，A组：假手术组（仅进行麻醉和气管切开插管、血管穿刺，不进行窒息及心肺复苏）；B组：常温组（动物行常规心肺复苏，不进行低温治疗，以1ml/kg·min速度泵注常温生理盐水对照）；C组：保存性低温组（心跳骤停时立即给予4℃生理盐水1ml/kg·min泵注降温，达到目标体温后，以0.25ml/kg·min维持体温，其余措施同常温组）；D组：复苏性低温组（ROSC后30min后给予4℃生理盐水1ml/kg·min泵注降温，达到目标体温后，以0.25ml/kg·min维持体温，其余措施同常温组）。

B、C、D组均为心肺复苏组，其中各组内按心跳骤停时间（4min，5.5min，7min）的不同再分为三个亚组，各亚组均为6只。

实验动物术前晚上禁食，允许自由饮水，定时测量体温，维持体温在正常范围，所有的手术过程均在无菌条件下进行，以避免对实验结果产生影响。

1.1.2动物模型的制备及给药方法参照Hendrickx等创建的经典窒息法心肺复苏模型，按照心肺复苏Utstein-Style指南要求制作该模型，简述如下：大鼠称重，10%水合氯醛（首剂为0.35g/100g）腹腔注射麻醉，继以0.1g/kgoh补充麻醉。

将动物仰卧固定于手术台上，心电监护连续监测标准肢体导联心电图。

热敏温度仪探头润滑后插入肛门约3～4cm.进行持续深部肛温监测以替代脑温测定。

小儿头皮针开放尾静脉通道，供复苏给药和补液用。

常规备皮、消毒，行颈部正中切口，分离切开气管并插管。

切开左侧腹股沟中部皮肤，分离股动脉，置入24G套管针，连接生物信号采集系统，显示动脉波形，监测平均动脉压（MAP），用稀释的肝素钠（上海第一生化药业有限公司）盐水间断性冲管，并将套管针缝合固定在皮肤上。

大鼠术后室温下稳定10 min，静脉注射短效肌松剂琥珀胆碱（旭东海普制药有限公司）2mg/kg，同时夹闭气管致CA。

如达到CA标准，按分组要求进行4℃盐水降温或常温盐水对照处理，CA持续4min，5.5min或7min后，立即实施心肺复苏。

胸外按压频率160次/min，按压深度为大鼠胸廓前后径的1/3，接ALC-V9动物呼吸机（上海奥尔特生物科技有限公司）纯氧机械通气，呼吸频率80次/min，潮气量6ml/kg，按压10～15s后予肾上腺素（福州海王福药制药有限公司）0.02mg/kg，5%碳酸氢钠（四川科伦药业股份有限公司）1 mg/kg，2min 内效果不明显者可重复给药，直到自主循环恢复（ROSC）。

15min无效者放弃复苏。

ROSC后连续监测平均动脉血压，心率（HR），心电。

ROSC 4h后撤离呼吸机，处死动物。

1.2標本的采集各组大鼠于心跳骤停时、ROSC后4h经股动脉取血3ml，标本即时离心（3000rmp，lOmin），取上清液于Eppendorf管，放入-70℃冰箱保存待测。

留取血标本后，将大鼠置于冰垫上，加深麻醉，开胸暴露心脏，直视下将穿刺针头经左心室插入主动脉并固定，剪开右心耳，经心脏快速灌注生理盐水，一般为动物体重的2倍，直至右心房流出液变清，然后以4%多聚甲醛100ml灌注，先快后慢，在充分灌流后取脑，置于4%多聚甲醛中固定。

1.3观察指标1.3.1脑组织含水量（BWC）的测定标本的采集方法同上，取左半脑，用电子天平称量湿重，电热恒温干燥箱内烘烤24h，称取干重，计算脑组织含水量：按Elliott方法（干湿比重法）计算脑组织百分水含量：脑水含量=（湿量一干量）/湿量×100%。

1.3.2组织病理切片观察采用专人盲法在400倍显微镜下，随机选取5个视野，参照孔雷[4]等所叙的脑组织病理评分方法并加以改良，对神经元、胶质细胞和血管分别作组织学评分。

1.5统计学处理采用统计软件SPSS 13.0进行数据处理，数据均以x±s表示。

同组内均数比较采用t检验，多组之间均数比较采用单因素方差分析，方差齐性检验采用Levene’s法，若方差不齐，则采用秩和检验。

多组之间均数多重比较采用SNK法。

双变量关联性分析采用person’s积矩相关分析。

以P＜0.05表示差异有统计学意义。

2结果2.1各组大鼠脑组织含水量测定与假手术组（A组）相比，B、C、D组脑组织含水量均有明显的增加（P＜0.05），与B组相比，C、D组脑组织水含量在数值上有所降低，但无统计学差异（P>0.05）。

C组脑组织含水量较D组仅有数值上的降低，也无统计学差异性（P>0.05）（见表1）。

2.2各组大鼠大脑皮层组织HE染色A组（图1）脑组织形态学变化不明显，神经元及胶质细胞大小正常，细胞结构清晰，但有时可见部分神经元及胶质细胞轻度水肿；B组（图2）镜下可见神经元胞核固缩呈菱形、三角形，核深染，细胞肿胀，结构不清，空隙明显增大并与周围组织分界清楚。

胶质细胞增生，水肿周围间隙扩大，空泡样改变，可见嗜神经现象。

血管周围间隙增宽，可见点状片状出血。

C、D组（图3、4）大脑皮层组织病理变化随缺血时间和开始诱导亚低温时间的不同，受损程度也不一致，轻者神经元细胞仅见轻度水肿，胞核清晰，血管间隙轻度增大，胶质细胞轻度水肿并增生，损伤不明显；较重者神经元细胞明显肿胀，与周围结构分界清楚，形态及细胞结构模糊，有时可见血管内点状出血。

胶质细胞反应性增生，部分水肿较重，呈空泡样改变。

2.3各组大鼠脑组织病理学评分与A组比较，B、C、D组脑组织病理学评分较A组明显增高（P＜0.05），C、D组与B组相比，脑组织病理学评分明显下降（P＜0.05）（见表2）。

3讨论CA的本质是机体器官缺血再灌注损伤的过程，对脑组织而言，影响尤其严重。

脑组织几乎无氧储备，能量储备也很少。

许多研究证实[5]：脑血供停止10s 可出现意识不清；2～4min后大脑储备的葡萄糖和糖原将耗尽；4～5min后ATP 耗尽。

心跳停止后4～6min可产生不可逆性脑损害或脑死亡。

CPR后脑组织经历了从无血流到低血流到再灌注的过程，脑再灌注损伤是CPR成功后的必然结果，也是脑复苏必须解决的关键问题。

但即使进行了有效的复苏，随之而产生的体温升高，复氧伤害，血液成分的改变等病理机制可使神经系统功能恶化。

尤其是体温，每升高1℃，脑代谢率大约增加8%，加重脑缺氧，形成恶性循环，继而发生多器官功能障碍综合征（Multiple organ dysfunction syndrome MODS）是复苏后死亡率居高不下的原因之一。

亚低温对脑损害的保护作用自二十世纪八十年代以来已越来越为国内外学者所重视，研究也愈发深入。

1987年Busto等[6]首先报道了不同的亚低温条件下大鼠全脑缺血后脑组织的保护作用的差异，研究发现，34℃亚低温下动物脑缺血1h后其纹状体背外侧神经元和海马锥体细胞仅有20%神经元发生异常，而30℃～33℃亚低温动物则未见任何病理学损害，而正常脑温动物则是100%病变。

近年来的研究发现，脑温下降（2～3）℃（亚低温）对脑损伤也有保护作用，且副作用轻微，使低温治疗重新引起人们的兴趣[7]。

大量研究已经证实：亚低温治疗可减轻心肺复苏后脑缺血再灌注损伤，促进神经功能的恢复，并在国内外众多临床试验中取得了明显的疗效。

不仅在缺血中，而且在缺血后开始亚低温治疗均可以明显减轻脑缺血后脑组织病理形态学损害程度，促进脑组织神经功能的恢复，有明显的脑保护作用。

亚低温治疗对脑缺血、脑损伤的保护作用机制是多方面的，目前已证实的主要有两大方面：一是从功能方面上讲，亚低温可有效降低脑的代谢水平从而降低脑耗氧量，延缓各种有害代谢产物的堆积[8]。

另一方面，从结构上看，亚低温可以保护血脑屏障缓解脑水肿从而降低颅内压，对神经元有保护作用，同时还可减轻脑白质损伤和抑制星形胶质细胞增殖[9，10]。

本实验通过窒息方法建立大鼠心跳驟停模型，心肺复苏至大鼠ROSC，分别予心跳骤停时及ROSC后30min给予4℃生理盐水，研究发现，心肺复苏各组脑组织含水量均较假手术组明显增高，低温组较常温组有所下降，但无明显差异性。

心肺复苏后，大鼠脑组织可出现神经元水肿，细胞肿胀，结构不清，核固缩，胶质细胞反应性增生，部分水肿较重，呈空泡样改变，有时可见血管内点状出血等改变，脑组织病理学评分较假手术组明显增高，但经亚低温治疗后，脑组织病理学评分较常温组明显下降，其中，保存性低温组较复苏性低温组更低，但两组无明显差异。

目前保存性低温组大鼠恢复亚低温治疗已经得到广泛的认可，但要取得好的治疗效果，应在缺血损伤后尽早进行，另一方面，CPR后缺血损伤过程持续数天，因此将低温持续的时间延长可能会有收益[11]。

本研究亦证实，早期进行亚低温治疗，对心肺复苏后脑组织有保护作用，但在心脏停跳期间给予低温疗法还是在成功心肺复苏后给予低温疗法，以及亚低温治疗的时间目前尚无定论，此外，亚低温脑保护作用机制亦需要深入研究和探讨。